基于人工生命和群体智能的动画创作系统研究

基于人工生命和群体智能的动画创作系统研究 课题是山东省优秀中青年科学家科研奖励基金项目（项目号：BS2010DX033）。由山东师范大学承担，项目研究时间为2010年1月至2012年6月。已经完成项目相关研究工作，达到预期指标，并开发了“基于人工生命和群体智能的动画创作系统”（简称ALSIS系统）。

ALSIS系统软件是为提高动漫设计人员工作效率和水平而开发的一种工具软件，主要功能包括： 1. 实现了基于多目标评价的交互式动漫造型设计方法，支持多个设计专家协同设计完成复杂设计任务。 2. 设计实现了利用计算机的自动评价造型的功能，通过定性和定量评价相结合方式可以融入设计人员的经验。 3. 支持动画环境的分层次建模，对环境中的对象进行分层次管理：几何层表达了虚拟环境中的几何实体及其相互关系；拓扑层表示整个环境的逻辑拓扑结构；应用层实现基于群体智能的角色运动路径规划。 4. 设计实现了群体动画中角色的运动行为路径的自动生成方法，采用群搜索算法、微粒群算法和人工蜂群算法等实现聚集、扩散、跟踪、避障等群体现象的模拟。 5. 在虚拟动态环境中，当目标、环境等因素变化后，角色仍然能够适应环境，基于动态优化算法实现路径自动规划。 6. 设计了虚拟环境数据与Maya系统的接口，实现了数据的导入导出、模型的替换等功能。

该项研究的主要创新之处包括： 1. 借助多目标遗传算法框架，提出了定性和定量评价相结合的交互式动漫造型设计方法，不但可以利用计算机的自动评价功能，而且可以融入设计人员的经验，使所设计的动漫造型更具特色、更新颖。 2. 提出了群体动画中角色的运动行为分类，包括聚集、扩散、跟踪、避障等，设计实现了基于群搜索算法、微粒群算法和人工蜂群算法的群体运动行为路径的自动生成方法。 3. 设计实现了一个基于人工生命和群体智能的动画创作系统，实现了交互式动漫造型设计、动画环境构建、群体动画路径自动生成、模型的替换等功能，提高了动漫设计制作的智能化和自动化程度。

"基于人工生命和群体智能的动画创作系统研究"课题是山东省优秀中青年科学家科研奖励基金项目(项目号:BS2010DX033).由山东师范大学承担,项目研究时间为2010年1月至2012年6月.已经完成项目相关研究工作,达到预期指标,并开发了"基于人工生命和群体智能的动画创作系统"软件 (简称为ALSIS系统).ALSIS系统软件是为提高动漫设计人员工作效率和水平而开发的一种工具软件,主要功能包括:(1)实现了基于多目标评价的交互式动漫造型设计方法,支持多个设计专家协同设计完成复杂设计任务.(2)设计实现了利用计算机的自动评价造型的功能,通过定性和定量评价相结合方式可以融入设计人员的经验.(3)支持动画环境的分层次建模,对环境中的对象进行分层次管理:几何层表达了虚拟环境中的几何实体及其相互关系;拓扑层表示整个环境的逻辑拓扑结构;应用层实现基于群体智能的角色运动路径规划.(4)设计实现了群体动画中角色的运动行为路径的自动生成方法,采用群搜索算法、微粒群算法和人工蜂群算法等实现聚集、扩散、跟踪、避障等群体现象的模拟.(5)在虚拟动态环境中,当目标、环境等因素变化后,角色仍然能够适应环境,基于动态优化算法实现路径自动规划.(6)设计了虚拟环境数据与Maya系统的接口,实现了数据的导入导出、模型的替换等功能.该项研究的主要创新之处包括: (1)借助多目标遗传算法框架,提出了定性和定量评价相结合的交互式动漫造型设计方法,不但可以利用计算机的自动评价功能,而且可以融入设计人员的经验,使所设计的动漫造型更具特色、更新颖.(2)提出了群体动画中角色的运动行为分类,包括聚集、扩散、跟踪、避障等,设计实现了基于群搜索算法、微粒群算法和人工蜂群算法的群体运动行为路径的自动生成方法.(3)设计实现了一个基于人工生命和群体智能的动画创作系统,实现了交互式动漫造型设计、动画环境构建、群体动画路径自动生成、模型的替换等功能,提高了动漫设计制作的智能化和自动化程度.